LED发展箭头：高亮度应用与照明替代方向

前言：过去，LED的应用主要围绕在背光，特别是手机与小尺寸显示器的消费性电子产品之背光应用，但因为此类市场趋于饱和，加上LED照明性能不断提昇，市场与技术也在不断更迭交替，因此高亮度LED朝向更多元的应用，例如从背光走向照明。一般看好NB/TV用LED背光、车用LED、LED街灯与室内照明是几个重要方向。

本文：LED从1996年商品化以来，从信号灯、指示灯开始发展，加上一些特殊照明，成为高亮度LED初试啼声的运用，直到2001年左右，手机背光开始采用LED，接着车内仪表板也搭上LED的顺风车，让LED应用展现强大成长力道。虽然目前可携式产品应用仍为市场主力，但重要性降低，由可携式产品应用比重持续下滑即可发现，但因看板/显示等应用仍呈现出成长趋势，表示并非LED开始滑坡。

不过，高亮度LED背光在手机应用上实在太庞大，手机市场成长趋缓，换机市场成为市场成长动力，2007年市场需求持续成长市场规模达11.2亿只，估计2011年成长至15亿只，中国大陆与印度将是最大市场。换机市场主导市场发展，但换机时间需求变异很大，已开发国家12~18个月，开发中国家2.5~3年，未来产品市场也将趋于M型化，背光品质等级差异差距拉开。

因此未来是否持续有杀手级应用能带动高亮度LED的新发展，受到关注。根据这几年的技术与市场观察分析，一般照明、车用LED、显示器及TV等大尺寸背光应用将是高亮度LED市场持续成长关键。

高亮LED背光大尺寸屏幕 车用与户外尝试取代一般照明

高亮度LED照明，光色是许多应用的优先考量，白光LED广泛应用在背光源、汽车车内光源、部分交通号志、照明等市场，使得白光LED成为高亮度LED最主要的应用光色。

笔记本电脑背光应用

早期由于白光LED亮度不足，使其应用范围局限在7寸以下的LCD显示器中，并无法应用于中大型LCD显示器中。因中型尺寸的技术突破比大型尺寸容易，反应在目前发展最为顺遂的LED高亮度应用，非笔记本电脑(NB)背光莫属，NB用白光LED背光优势，主要三项：

1、轻薄化: LED封装厚度现仅0.4mm，小于CCFL管径1.8mm。虽然为了达成LED NB轻薄化目的，多需搭配薄型导光板、LCD面板使用薄玻璃，及机构采用铝镁合金/碳纤维等，LED背光NB屏幕(含外壳)厚度仍可较CCFL型少约一半。
2、降低耗电量：NB的显示部份占NB总耗电量35%，远超过CPU及其它零组件耗电量。LED光源耗电量较CCFL低，每降低1W耗电量，电池使用时间可延长0.5小时。未来随LED发光效率提升后，有助NB屏幕耗电量进一步降低。
3、无汞及启动电压低：除了LED天生特性的轻薄与省电外，淘汰并丢弃CCFL型的NB时，面临越来越棘手的汞处理问题，LED背光则无此问题。另一个好处是LED的启动电压小于5V，比CCFL低的多。

由于优点众多，虽然成本较高，2007年以前因LED光源及超薄型导光板等技术尚未成熟，且初期定位在超高端机种，故渗透率低。2008年后随着LED效率及亮度提升、下游客户对超薄型导光板厚度放宽、加上NB品牌大厂及TFT LCD厂全力朝LED NB发展，预估高亮度LED于2010年在NB渗透率可达43%。

LED TV背光应用

LED TV的针对LCD TV而言，优点有LED在色饱和度、高对比、降低残影及节能上具优势，但由于LED TV售价仍比现有液晶电视高出60%以上，原因是LED TV的背光模块供应链尚未成熟、40寸以上大尺寸导光板制作难度很高，由少数日本厂商提供。在成本偏高以及部分零组件只能由少数厂商供应的情况下，LED TV想拓展量，难度确实不低。

2009年LED TV渗透率只有2%~4％。未来随着LED与CCFL背光模块成本拉近，再加上LED TV的降价，至2012年LED TV渗透率可望达到11%，但这样的比例，全球液晶电视的LED使用量将相当于63%的手机LED使用量，可见LED TV被产业寄予厚望不是没有原因。

然而也有乐观预估，例如三星电子认为，当LED与CCFL成本缩减至1.3倍，且RGB LED发光效率达80 lm/W时，2010年可望挑战20%以上占有率。

车用照明应用

车用LED应用范围，包含车内外的光源，例如车内照明、仪表板背光，车外头尾灯等，汽车车灯市场全光源均可使用高亮度LED。LED车灯优势，具有低电力消耗、体积小、重量轻、点光源提高汽车可用空间、反应时间短提升驾驶安全性，无汞且寿命长等优点。

汽车用LED成长稳定，但实质带动成长者为车外照明。此类车外照明(含后煞车灯、方向灯、车头灯及尾灯)从2007年开始，平均年成长率达3成以上，远高于车内照明的1~2%。实际上，从2006年起开始，即陆续有高级车款采用LED头灯，故车外照明市场从2007年1.5亿美元，预估将成长至2011年5亿美元以上。

仔细分析，LED尾灯应用领域呈现扩张，市场占有率提高，2011年LED第三煞车灯与LED 尾灯在全球市场占有率将分别达54%及28%，预计白光LED倒车灯也将问世。LED前灯仍属于导入期市场型态，雾灯与日行灯为LED前灯发展主力，头灯集中于高端市场发展，2011年市场占有率预估达3%。

但相对的，LED车灯还是有一些技术问题需要突破，才能更扩大占有率，主要问题为担任头灯，有低光通量与发光效率问题。还有色彩均一性问题、散热问题，加上成本过高，汽车使用环境温度变异大(-40 °C？120 °C)，因而衍生出LED可靠度问题，加上需要电子控制元件，衍生出耗电、可靠度等问题。

一般照明-路灯

照明市场规模庞大，照明能源占全球能源消耗相当重要比例，例如2005照明消耗全球19%电力。但目前照明能源使用却极为不具效率，使得照明能源消耗不成比例，如根据统计，2001年美国商业用途照明使用为3,910 亿度能源，其中白炽灯消耗了其中32%能源，却仅产生8%照明量，比较高效率萤光灯或HID则消耗剩下68%能源，来产生其他92%照明量。

一般照明的替代范围相当庞大，依照LED照明市场目前切入的应用领域区分，包括字型灯/轮廓照明(Channel Letter/Contour)、建筑照明(Architectural Lighting)、零售展示用照明(Retail Display)、消费者手持式照明(Consumer Portable)、居住用照明(Residential)、娱乐用照明(Entertainment)、机械影像/检查(Machine Vision)、安全与保全(Safety/Security)、屋外用照明(Outdoor Area)、离网型照明(Off-Grid)等应用。

其中以建筑照明应用为最大宗，2006年占整体市场约44%左右，其次为字型灯/轮廓照明及消费者手持式照明，分别占整体市场16%及14%，再其次为安全与保全及机械影像/检查，分别占整体市场8%及6%，其余应用比重不大，仅1%-4%左右。分析其原因，建筑照明多在设计时一并规划，LED被视为装潢建材的一种，建筑师采用新产品较为容易，没有变动成本问题，也易营造新科技感，自然乐于采用。

在前述应用的终端产品中，路灯具备了许多综合特性，成为许多厂商与政府单位关注的切入点。随着LED的发光效率与寿命提升，加上具备省电、节能以及环保的优势，LED在路灯的应用上取代传统灯源的可行性大为提升。一般人认为LED路灯不具竞争力，是指LED光源发光效率较差。实际上目前考量驱动电源效率、灯具光学效率、道路照明效率之后，现阶段LED路灯与一般路灯在道路照明总效率上差不多。但LED发光效率及灯具效率持续增加，因此将来市场看好。

例如，随着LED发光效率每年以12流明/瓦(lm/W)以上的速度持续提升，其应用面亦将从次干道照明与功能性照明扩大至主干道照明及一般照明。中国大陆近期推动的「十城万盏」LED照明扶植方针，规划在2009、2010年将分别导入100万盏、200万盏LED照明器具，其中超越6成是应用在路灯等户外照明上，其推动LED照明及刺激内需的企图心值得参考。

一般照明-商用照明与室内照明

根据统计2005年全球商业照明的总用电量为1133TWh，占总照明市场用电量的43%，零售业、办公大楼、仓储用途、教育大楼为主要应用领域，商业照明为LED相对合适切入的市场。商用电费一般来说会高于住宅用电，且用电时数也很长，需求建置者对价格敏感度相对低。相对的商用市场的客户也较精明，会对具有成本效益的投资投入更多注意力，且商业照明除了提供照明与节能这些功能性需求外，LED照明营造出的高科技感，也能吸引消费者目激光雷达成额外效益。

室内照明的挑战则更为严格，因为消费者对于价格的敏感度较高，亦有许多消费者不在意效率或是多功能等特性，但LED照明有利发展因素逐渐增加，如LED照明器具价格下降较传统灯具快，品质较佳LED灯具累积成本(初期费用、电费、维修费)仅为对应的萤光灯2~3倍，甚至逐渐下降中。白光LED发光效率每年平均提升15~20%，并降低使用颗数，预估2012年150lm/W的效率，白光LED应可达到。此外，各国禁止白炽灯泡使用，如日本、澳大利亚等国，台湾可能亦将于2012年附近开始禁用，都将是室内照明LED化的重要推手。